Remanescente de supernova ajuda a esclarecer possível origem de raios cósmicos
30 de agosto de 2021 5:00 PM ·3 minuto de leitura
Há cerca de um século, cientistas começaram a perceber que parte da radiação detectada na atmosfera da Terra não tem origem local, o que levou à descoberta dos raios cósmicos, fenômenos formados principalmente por prótons que se movem em velocidades próximas à da luz. Isso, consequentemente, trouxe uma nova incógnita: a origem desses raios. Agora, pela primeira vez, uma equipe internacional de cientistas conseguiu coletar as primeiras medidas das quantidades de prótons e elétrons nos raios cósmicos emitidos por um remanescente de supernova, que poderá ajudar a esclarecer a origem deles.
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Como os raios cósmicos promovem a evolução química da matéria interestelar, entender as origens deles é essencial para entendermos também a evolução da nossa galáxia. Atualmente, os cientistas consideram que os raios cósmicos podem ter origens variadas, como supernovas, quasares e até mesmo o nosso Sol. Embora a fonte exata deles ainda não tenha sido determinada, os astrônomos consideram que os remanescentes de supernovas podem acelerar os raios até chegarem à Terra em velocidades próximas daquelas da luz, porque os prótons que aceleram interagem com aqueles presentes no meio interestelar e, assim, criam raios gama.
"Chuvas" de partículas altamente energéticas ocorrem quando os raios cosmicos atingem o topo da atmosfera terrestre (Imagem: Reprodução/Simon Swordy (U. Chicago), NASA)
Por outro lado, os raios gama também podem ser produzidos pelas interações de elétrons com o meio interestelar, que podem estar na forma de fótons infravermelhos ou da radiação cósmica de fundo. Assim, determinar qual origem tem mais destaque é essencial para os cientistas descobrirem também de onde vêm os raios cósmicos — e é aqui que entra o estudo liderado por cientistas da Universidade de Nagoya, em que a equipe observou o remanescente de supernova RX J1713.7?3946 (RX J1713) através de um novo método.
A equipe utilizou dados obtidos pelo observatório High Energy Stereoscopic System (HESS), de raios gama, e os combinou aos dados de raios X coletados pelo observatório Multi-Mirror Mission (XMM-Newton), da Agência Espacial Europeia. Por fim, foram utilizados também dados da distribuição de gases no meio interestelar. Ao combinar os três conjuntos de dados, os cientistas descobriram que os raios gama vindos de prótons e elétrons são responsáveis por 70% e 30% dos raios totais, respectivamente.
Na parte superior da imagem, está uma comparação entre os raios cósmicos produzidos por raios gama e elétrons; na parte inferior, os dados obtidos pelas observações (Imagem: Reprodução/Astrophysics Laboratory/Nagoya University)
Essa foi a primeira vez que as duas origens foram quantificadas, e esses resultados mostram que os raios gama dos prótons dominam as regiões interestelares ricas em gás, enquanto aqueles de elétrons estão mais presentes onde há menos gás. Portanto, isso confirma que os dois mecanismos trabalham juntos para influenciar a evolução do meio interestelar — mostrando também as evidências mais definitivas obtidas até o momento de que os remanescentes de supernova são, de fato, as origens dos raios cósmicos.
Yasuo Fukui, professor emérito que liderou o projeto, ressaltou que o novo método não poderia ser aplicado sem colaborações internacionais. Futuramente, este método será aplicado a mais remanescentes de supernova com o telescópio Cherenkov Telescope Array, de raios gama, junto de observatórios já existentes, o que poderá proporcionar grande avanço no estudo das origens dos raios cósmicos.